关于太阳能组件铝边框对组件成本的影响研究

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导读

厚德载物，传递能量；喜欢就点击最上面分享“交流平台”吧。太阳能光伏组件要保证25年左右的户外使用寿命，所以太阳能光伏组件所使用的边框要具有良好的抗氧化、耐腐蚀等性能。目前太阳能行业把铝材作为制作太阳能组件边框的主要材料。铝边框材料成本占组件成本的24％，分析太阳能组件铝边框对组件价格的各种影响因素，对于如何降低组件铝边框成本，控制太阳能组件成本将有很重要的意义。

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一、太阳能铝边框在组件中的作用及意义

为了生存必须不断地提升自己的技术水平，降低生产成本。太阳能组件铝边框作为一项重要组成组件，对于组件的成本有很要的影响一、铝边框在组件中的作用及意义铝边框作为组件边框支架，用于保护组件和组件与方阵的连接固定，保证组件寿命。其表面为银白色薄膜，主要成分足铝，掺有少量的镁、铜、铁、硅、锌等金属。目前太阳能行业把铝材作为制作太阳能组件边框的主要材料。铝边框具有自身的作用：一是保护玻璃边缘；二是铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能；三是大大提高了组件整体的机械强度；四是便于组件的安装，运输。在满足正常生产、使用情况下。通过优化组件铝边框的结构可以大大降低组件生产成本。

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二、引用标准

1．GB—(铝合金建筑型材》GB／T．1—铝合金建筑型材第一部分；基材GR／T．2—铝合金建筑型材第二部分阳极氧化、着色型材2．GB／．2—铝及锅合金阳极氧化膜封孔质量的评定方法第三部分硝酸预浸的磷铬酸法3．GB／T，6—铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第6部分4．GB／T—变形铝及铝合金化学成分5．GB／I’7．3—铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第四部分铜加速乙酸盐雾试验(CAss试验)6．GB／T—铝及铝合金挤压型材尺寸偏差7．IEC

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三、太阳能铝边框结构工艺优化

通过从太阳能铝边框膜厚、壁厚、口径大小等不同方面对铝边框进行尺寸、外观进行重新设计与优化，降低铝边框的投入，进而减小组件在生产过程中的成本。(一)太阳能铝边框膜厚工艺优化。一般太阳能光伏组件所使用的边框分为阳极氧化、喷砂氧化和电泳氧化三种。目前行业主要采用阳极氧化。阳极氧化原理：将铝合金作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。目前使用涡流测厚仪对铝材氧化膜厚度进行测量，检测要求：AA20(平均膜厚≥20，局部膜厚≥16)。通过进行铝边框镀膜工艺优化，将膜厚降低为AA15(平均膜厚≥15，局部膜厚≥12)。并依据检测标准《中华人民共和国国家标准之铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材GB．2——)进行盐雾腐蚀实验、耐磨实验。实验结论合格：可以进行批量生产。铝边框膜厚降低后，价格降低5％。(二)容胶槽铝材的应用。容胶槽铝材：顾名思义用来容纳多余硅胶的铝材。图1中B为容胶槽铝材的开模图，与普通的铝材A相比增加容胶槽。优势：在组件装框的时候，正面多余的硅胶会溢到容胶槽里面，从而避免了组件正面的刮胶。减少车间擦拭人员，降低人工成本。ABC图1(三)铝材口径尺寸的优化。优化前铝材与层压后组件连接的口径尺寸为5．2mm，而层压后的组件的厚度为4．O-4．2mm。统计每套铝材需要使用硅胶16Oral。图1中c为改进后的铝材开模图，铝材c的口径尺寸为4.7mm，因为考虑到返修组件再需要添加一层背板，不能再降低口径大小。铝材c将容胶槽改成齿状结构，更加节约硅胶。统计每套铝材c使用硅胶ml，降低硅胶使用量，降低组件生产成本。(四)铝材壁厚尺寸优化。优化前铝边框外壁厚度为2mm，内壁厚度为1.5mm。为了进一步降低铝材的重量，降低生产投入成本，将不同厚度铝边框进行实验。实验准备：使用不同壁厚的铝边框做成的组件。组件1：外壁1.5mm，内壁1.3mm；组件2：外壁1.5mm，内壁1.2mm；组件3：外壁1.4mm，内壁1.3mm；组件4：外壁1.5mm，内壁1.1mm。实验依据：IEC。实验目的：验证改变壁厚后组件抗击风、雪、冰雹的能力。实验过程：一是将4块组件分别放到4个固定支架上，保4块组件平稳。二是在4块组件上将负荷增加到Pa，保持此负荷1小时。三是在上述完成基础上将负荷增加至Pa，保持1小时。实验结束后，进行组件测试.外观检验：组件4外观出现缺陷，不符合要求。其他3块组件未出现外观缺陷。EL测试：组件3出现断路问题，组件1、组件2正常。功率前后对比：组件1、2的最大输出功率衰减为3．4％、4.4％(小于标准5％)，满足实验要求。实验结论：将铝边框的外壁厚度调整为1.5mm，内壁厚度调整为1．2mm，可以满足生产、使用要求。铝边框壁厚调整后，每套铝边框的重量为2．76kg比调整前的3．58kg降低30％，大大降低铝材的投入成本。(五)铝边框B面尺寸优化。传统的铝边框的B面长度为50mm，发货时每箱盛放2O块B面长度为50mm的组件。经过IEC的实验测试后，将铝边框的B面长尺寸调整为40mm，每箱可以盛放26块B面长度为40mm的组件。每套铝材重量可以降低6.7％，降低铝材投入成本。B面长度为35mm的铝材在进行机械载荷实验，但是这也同时要求接线盒的厚度进行降低调整，以配合铝边框尺寸减小。(六)删除短边铝边框C面。组件在固定过程中,通过长边框c面与连接器进行固定。长边框C面对整块组件起到支持的作用。通过结构优化，删除两个短边铝边框的c面。并对删除短边铝边框c面的组件进行IEC机械载荷实验。每套铝材重量可以降低18％。4

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四、结语

在光伏市场不景气的大背景环境下，降低组件成本是每个企业能否存活的关键。本文通过从不同的方面对太阳能组件铝边框进行结构优化，降低铝边框在组件的成本。相信在大家的努力下，进一步综合降低组件的成本，使得太阳能发电早一天进入到家家户户，真正成为老百姓用得起的绿色电力!1．尉元杰，李晓，许家东等．一种屋顶光伏电站快速安装太阳能组件的研制[A]．魏启东编．第十一届中国光伏大会暨展会会议论文集(下册)[C]．南京：东南大学出版社，2Ol02．李印柏，刘跃进．光伏组件机械载荷试验有限分析[J]．制造工程．

百阳轻量化集团

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